Секция ротационной высечки — неизменный компонент абсолютного большинства линий переработки листового гофрокартона. Именно от неё зачастую зависит, сколь быстрой и удобной будет ручная сборка гофрокороба и не произойдёт ли внепланового останова упаковочной линии из-за невозможности сложить клапан по неудачно выполненной биговальной линии.
Качество высечки, как известно, определяют два компонента — вырубная (штанцевальная) форма и контрматрица. В ротационном процессе роль последней выполняют так называемые бандажные кольца, устанавливаемые на валу противодавления, работающем в паре со штампонесущим валом.
Роль эта, несмотря на их, казалось бы, очень простое и исключительно вспомогательное предназначение, весьма существенна и при внимательном рассмотрении мало в чём уступает по своей значимости функционалу штанцевальных форм.
Обосновать этот тезис будет нетрудно, если вспомнить непростую структуру вырубаемого материала — многослойного гофрокартона с зачастую неровными лицевыми поверхностями и склонными к растрескиванию внутренними гофрированными слоями.
При воздействии штанцевальной формы на этот материал именно контрматрица (набор из нескольких полиуретановых бандажных колец, смонтированных встык) способна обеспечить формирование чётких биговальных линий заданной глубины и гарантированное удаление вырубаемых фрагментов.
Твёрдые или мягкие?
Основным параметром, определяющим функциональные характеристики бандажных колец, вполне обоснованно можно считать величину их твёрдости, от которой зависит как их рабочий ресурс, так и характер взаимодействия с ножами вырубной формы. Что важно, твёрдости равномерной по всей поверхности колец, ибо в противном случае нельзя исключать периодическое появление в рамках изготавливаемой партии изделий с не до конца высеченными или, наоборот, излишне глубоко прорезанными элементами.
Поэтому весьма существенным компонентом работы с бандажными кольцами становится входной контроль твёрдости сразу после их поступления на производство. Как, к примеру, рассказал начальник участка линий переработки из Пермской ЦБК Владимир Хомяков, в случае отклонения указанного в спецификации значения более чем на 5 единиц он предпочитает вернуть партию таких бандажей их поставщику.
Хотя типичная, используемая на абсолютном большинстве гофропроизводств, величина твёрдости бандажных колец находится в диапазоне от 80 до 90 единиц по шкале Shore А, бывают и исключения в сторону её увеличения или уменьшения.
При этом следует учитывать, что в обоих случаях итогом становится сокращение рабочего ресурса бандажных колец.
При снижении твёрдости — вследствие ускоренной выработки их поверхности под воздействием ножей штанцформы, при увеличении — из-за повышенной хрупкости, приводящей к их постепенному механическому выкрашиванию.
Немаловажно и то, что более твёрдые бандажи будут приводить к ускоренному износу ножей на штанцформе и, как подчеркнул начальник технологического отдела департамента производства компании «Готэк-Центр» Игорь Иванов, к возможной поломке биговальных линеек.
Более мягкие же, как пояснил Владимир Хомяков, не смогут обеспечить формирование чётких и качественно проработанных биговальных линий.
Тем не менее практика применения таких бандажных колец существует и связана с желанием технологов гофропредприятий обеспечить более качественную вырубку очень жёстких или, наоборот, очень пластичных гофроматериалов. Наиболее очевидным примером первых является микрогофрокартон, примером вторых — семислойный гофрокартон или же материал повышенной влажности.
Вместе с тем, как правило, на предприятиях предпочитают не заниматься подобными экспериментами, отдавая предпочтение стабильно налаженному и экономически обоснованному технологическому процессу, основанному на использовании минимально необходимого числа расходных материалов с максимально возможным рабочим ресурсом.
К тому же, если вспомнить, что бандажный материал (контрматрица) работает в паре со штанцформой, неизбежным следствием таких экспериментов станет необходимость обклейки ножей вырубных форм эжекционной резиной соответствующей твёрдости. Для мягких бандажей — более высокой, для жёстких — более низкой.
Разные полиуретаны
В случае работы с бандажными кольцами, твёрдость которых находится в названном стандартном диапазоне, величина их рабочего ресурса в идеале также не должна сильно разниться. Не должна в случае выполнения целого ряда условий их эксплуатации и качества изготовления.
Как, в частности, рассказали специалисты компании «Растр-Технология», свойства, казалось бы, одного и того же используемого для изготовления бандажных колец полиуретана могут сильно отличаться.
Причина первая — добавление недобросовестными изготовителями в его композиционный состав дополнительных, удешевляющих производство примесей.
Причина вторая — не до конца завершённый процесс активной полимеризации полиуретана, производимый в специальных сушильных камерах.
Причина третья — поставка потребителю бандажных колец, не успевших пройти пассивную полимеризацию, требующую их обязательной 30-дневной выдержки в условиях отсутствия внешнего УФ-освещения и при заданных производителем температуре и относительной влажности.
Удостовериться в том, что технологические сроки выдержаны, позволит маркировка (неделя и год изготовления) на внутренней стороне бандажного кольца.
Учитывая сказанное, становится ещё более очевидной необходимость входного контроля твёрдости закупаемых бандажных колец, тем более если речь идёт о пока ещё незнакомом поставщике.
Износ неизбежен
Решив вопросы с оптимальными значениями твёрдости и убедившись (при наличии твердомера на предприятии) в её соответствии указанным в спецификации бандажных колец значениям, на гофропроизводствах приступают к реализации мероприятий, направленных на максимально возможное продление их рабочего ресурса.
На абсолютном большинстве предприятий практикуется так называемая ротация бандажных колец, как правило, заключающаяся в их перестановке местами: центральных — на края бандажного вала, тех, что находились по краям — в центр. Причина понятна: максимальное число ударных и режущих воздействий на бандажи со стороны высекальных форм обычно приходится на центральные кольца.
Периодичность такой ротации в первую очередь зависит от загруженности вырубных механизмов. В случае интенсивной загрузки, когда, как рассказал Владимир Хомяков, за 12-часовую смену штампонесущий вал выполняет 40 тысяч рабочих оборотов, ротацию производят ежесуточно, либо через каждые 200 тысяч операций высечки.
На менее загруженных производствах подобное мероприятие, как правило, выполняют один раз в неделю, в крайнем случае каждые две недели. И, как отметил независимый эксперт Александр Матвеев, наиболее оптимальной такая ротация будет осуществляться в случае наличия на валу чётного количества бандажных колец. Это позволит обеспечить их равномерный износ за счёт столь же равномерного их перемещения по бандажному валу от середины к краям.
В случае же отсутствия в машине режима осцилляции (возвратно-поступательного движения бандажного вала в процессе работы) рекомендуется производить такую ротацию с небольшим осевым смещением бандажных колец в ту или иную сторону.
Протачивать или шлифовать?
Процедура ротации помогает сделать износ бандажных колец равномерным, но, разумеется, не может предотвратить его. В итоге наступает момент, когда «изрытая» ножами штанцформы поверхность бандажных колец становится резано-рыхлой, неспособной обеспечить качественную вырубку. Наглядным свидетельством интенсивного износа бандажей станет, как пояснил Александр Матвеев, наличие под вырубной секцией хорошо заметного слоя цветной полиуретановой пыли.
Наиболее простым, но экономически не самым эффективным выходом из положения станет замена бандажных колец на новые. В более выгодной ситуации оказываются предприятия, вырубные агрегаты которых оснащены устройствами проточки или шлифовки бандажных колец.
Располагая ими, появляется возможность существенно увеличить ресурс их работы, разумеется, при условии чёткого соблюдения правил такой обработки и эксплуатации обновлённых бандажей.
Говоря об опыте их проточки на своём предприятии, начальник производства компании «Ярзум» Евгений Коньков рассказал о ряде важных особенностей этой процедуры. Главной из них является умение установить режущий инструмент в положение, обеспечивающее снятие поверхностного материала на толщину не более 0,1 мм.
В противном случае удар резца по краю бандажного кольца может привести к его надрыву и механическому повреждению. Поэтому такую проточку на предприятии выполняют в два или три прохода.
Помимо этого, как пояснила руководитель отдела технологии и сервиса компании «ВДеталях» Ольга Шаботина, снятие слишком большого слоя материала приведёт к его перегреву и существенному падению твёрдости вплоть до 70 единиц по шкале Shore A. О наличии такого перегрева можно будет судить по характерному блеску поверхности бандажа.
Вероятно, именно с достаточной сложностью процедуры проточки и боязнью привести бандажные кольца в негодность связано нежелание специалистов ряда производств, имеющих машины, оснащённые необходимым инструментарием, заниматься ею, отдавая предпочтение ротации.
Более щадящей и безопасной технологией является шлифовка. В таком случае, как в свою очередь пояснил Игорь Иванов, вырубные секции оснащаются либо валами с нанесённым на них наждачным материалом, либо специализированными шлифовальными валами.
Безусловным преимуществом шлифовки является равномерное и одновременное снятие тонкого слоя материала по поверхности всех бандажных колец, что позволяет не опасаться ударов режущего инструмента по их краям.
Следует также отметить, что процедуры проточки или шлифовки могут иногда применяться в рамках профилактических работ по обслуживанию бандажных покрытий.
В частности, как рассказал главный технолог компании «Челны Упак» Сергей Суржко, в тех случаях когда на перерабатывающей линии идёт изготовление гофрокоробов со сложным дизайном, например шоу-боксов, то взамен ротации бандажных колец они производят их профилактическую проточку на небольшую глубину.
Рабочий ресурс
При условии надлежащего выполнения выше описанных процедур отличным результатом можно считать рабочий ресурс бандажных колец в диапазоне от 1,5 до 1,7 миллионов оттисков.
Определённые преимущества получают владельцы вырубных машин, в которых допускается установка бандажных колец увеличенной толщины, которая, как правило, не может превышать 14 мм. Преимущества, заключающиеся в возможности выработки колец большей толщины до её минимального значения, обычно составляющего порядка 5 мм. Разумеется, при условии их регулярной проточки и наличия функционала корректировки скорости вращения бандажного вала.
Ровная поверхность — качественная вырубка
Помимо устранения возникающих в процессе вырубки поверхностных дефектов, операции проточки и шлифовки позволяют выровнять поверхность бандажного покрытия. Наличие на нём выступов или провалов неизбежно приводит к некачественной высечке, изготовлению некачественной гофропродукции.
Примером может служить ниже приведённая иллюстрация, на которой показано бандажное покрытие с изношенной центральной частью. В итоге попытка обеспечить нормальный процесс высечки в центре за счёт уменьшения зазора между штанцформой и бандажом приводит к сквозному пробиванию гофрокартона по краям с одновременным повреждением бандажного покрытия.
Коррекция зазора высечки
По окончании процедур проточки или шлифовки, а также в результате естественного износа бандажных колец их диаметр постепенно уменьшается, соответственно, увеличивается расстояние (зазор) между штампонесущим и бандажным валом.
Закономерный итогом становится неполная высечка. Логичным действием также станет уменьшение расстояния между штампонесущим и бандажным валами. Однако последствия такого решения в рассматриваемом случае могут оказаться совсем иными.
В идеале оба вала (штампонесущий и бандажный) должны вращаться с одинаковой угловой скоростью. Уменьшение же диаметра бандажного вала и снижение линейной скорости перемещения его поверхности относительно штанцформы приведёт к тому, что он станет медленнее «протаскивать» через себя гофрокартон. Итогом может стать недопустимо большое укорочение вырубаемых клапанов гофроящика, нарушение его геометрии.
Решить проблему помогают три варианта. Первый — наличие в вырубной секции редуктора угловых скоростей, позволяющего ступенчато ускорять или замедлять вращение бандажного вала.
Второй, самый прогрессивный, реализуется в сервоприводных машинах, где после ввода на панели управления текущего значения длины окружности бандажного покрытия машина автоматически корректирует скорость бандажного вала на нужную величину.
Третий, уже не так часто используемый, заключается в плотном монтаже бандажных колец на промежуточные пластиковые кольца (или даже пластиковую трубу), способные проворачиваться относительно бандажного вала.
В результате в момент входа ножей штанцформы в тело бандажных колец ножи усилиями реза вынуждают пластиковые кольца и, соответственно, запрессованные на них бандажи синхронно проворачиваться вместе с ними.
В том случае если в вырубном оборудовании не реализован ни один из трёх перечисленных вариантов, единственным выходом, позволяющим не нарушать геометрию вырубаемой заготовки, станет полная замена комплекта бандажных колец. Как правило, такую замену производят после снижения диаметра бандажного вала на одну треть.
Хранение, монтаж, эксплуатация
Помимо успешной реализации вышеперечисленных методов контроля и восстановления бандажных покрытий, позволяющих в максимально возможной степени увеличить их рабочий ресурс, не менее важным аспектом поддержания этого ресурса являются надлежащие условия хранения и эксплуатации, а также особенности конструктивного исполнения бандажных колец.
В числе основных рекомендаций по их хранению следует перечислить следующие:
- избегать воздействия прямых солнечных лучей, приводящих к потере механической прочности полиуретанового покрытия;
- исключать попадание на их поверхность агрессивных химических веществ;
- не допускать их длительного пребывания в условиях повышенных температур, вызывающих температурную деструкцию полимера; рабочим диапазоном считается интервал от +10 до +30°С.
Учитывая же постоянное нахождение бандажей в контакте со штанцевальными формами, не следует забывать, что механические дефекты последних, такие как затупленные ножи или отсутствующие фрагменты эжекторной резины, могут оказать катастрофическое воздействие на полиуретановое покрытие.
«Кроме того, — подчеркнул Александр Матвеев, — нельзя исключать ситуацию, когда в случае повышенной степени выработки биговальных линеек машинист перерабатывающей линии решит увеличить прижим штанцформы к бандажному покрытию, что приведёт к более глубокому входу ножей в него и, естественно, к его ускоренному износу».
И, как добавил Евгений Коньков, чтобы вновь устанавливаемая штанцформа окончательно не «убила» бандажное покрытие, её затяжку на штампонесущем валу следует производить от центра к краям, постепенно растягивая фанерную основу по длине вала и не допуская образования «горба» в её центре.
Столь же внимательными специалисты рекомендуют быть в процессе монтажа и демонтажа бандажных колец, в ходе которых необходимо использовать исключительно специализированный инструмент.
Применение лома, металлических отвёрток и молотков неизбежно приводит к повреждению бандажных замков, деформации крепёжных пазов на бандажном валу. В обязательном порядке следует использовать специализированные монтировки и безынерционные обрезиненные молотки.
Крепить — надёжно
Немаловажным фактором длительной и успешной работы бандажных колец является вид их замкового крепления. Как пояснил руководитель направления компании «Лазерпак» Вадим Фомичев, как правило, наиболее стойкими к внешним механическим повреждениям являются фигурные замки типа «ласточкин хвост».
Одна из основных причин — намного меньшая вероятность попадания осевой биговальной линейки в небольшие горизонтальные отрезки замковых стыков, нежели в соединениях прямого типа, имеющих сплошные осевые стыковые линии по всей длине бандажных колец.
Подобные попадания также чреваты дефектами высечки, поскольку ударивший в линию стыка и не встретивший необходимой силы противодавления нож не сможет в должной мере прорубить обрабатываемый материал.
Фотографии предоставлены компанией «Лазерпак»
Как следствие, очень важным аспектом является отсутствие видимых зазоров в местах замковых стыков. Как отметил Сергей Суржко, если после окончательной стыковки замка виден зазор, это чревато очень неприятными последствиями, включая отрыв бандажного кольца от вала, который, «улетая» по ходу движения транспортной ленты, способен «убить» ремни на фальцевально-склеивающем агрегате.
Не стоит забывать и о коррекции настроек вырубного механизма после замены комплекта бандажных колец. Сергей Суржко подчеркнул, что следует предотвращать ситуации, когда, заменив кольца, машинист перерабатывающей линии оставляет неизменным величину зазора высечки, который он ранее установил при работе с ранее проточенными кольцами.
Итог: дефектная высечка и сильный непредвиденный износ как высекальных ножей, так и бандажного покрытия.
И, наконец, абсолютно недопустимы случаи одновременной установки на вал новых и уже отработавших определённое время бандажных колец.
Автор выражает искреннюю признательность всем упомянутым специалистам за помощь при подготовке данной статьи, а также сотрудникам компаний «ВДеталях», «Гофромир», «ИННКОР-МАШ», «Лазерпак», «Растр-Технология», «Тверь-Тара» и лично Дмитрию Баркову, специалисту по претензионной работе компании «Илим-Гофра».
Игорь Кистенев
